5. Методика расчета газодинамических параметров турбокомпрессора.

Расчет параметров компрессорной ступени.

Приведенные измерения параметров, указанных в п.4.1., позволяют получить газодинамические показатели компрессорной ступени ТКР как в размерном, так и в безразмерном виде в статических и заторможенных параметрах. Для упрощения работ студентами рассчитываются характеристики компрессорной ступени по статическим параметрам, для чего ниже приведены формулы.

Полная информация по характеристикам компрессорной ступени будет получена по расчетам при помощи ЭВМ.

5.1. Расход воздуха через компрессорную ступень.

, кг/с,

где: Р_му мм вод.ст., В_о мм рт.ст., Т_му  К .

5.2. Приведенный расход воздуха:

, кг/с,

где: Р_му мм вод.ст., Т_му  К , – количество мм.вод.ст. в 1 мм.рт.ст.

Р_му = - абсолютное значение давления на мерном устройстве (коллекторе).

5.3. Степень повышения давления

, где

- абсолютные значения давлений воздуха перед и за компрессором.

- измеренные значения избыточного давления воздуха.

5.4. Адиабатический КПД компрессорной ступени.

,

где к = 1,4 – показатель адиабаты воздуха.

Расчет параметров турбинной ступени.

5.5. Показатель адиабаты газовой смеси:

, где

- средняя мольная изобарная теплоемкость газовой смеси;

- средняя мольная изохорная теплоемкость газовой смеси;

, где

- теплоемкость при , - коэффициент избытка воздуха;

- средняя мольная изохорная теплоемкость воздуха, определяется экспериментально и табулируется.

5.6. Газовая постоянная смеси:

,

где - кажущаяся молекулярная масса газовой смеси. Продукты сгорания состоят из молекул отдельных газов, не вступающих между собой в химическое соединение и состоящие из основных компонентов С, Н, O, N. Поэтому вводится понятие о кажущейся молекулярной массе смеси , определяемой по формуле:

, где

кг - кажущаяся молекулярная масса смеси при ;

кг - молекулярная масса атмосферного воздуха.

5.7. Статическое давление газов перед турбиной:

, где

- цена деления шкалы измерительного прибора, 735 – количество мм.рт.ст. в 1

5.8. Полное давление газов перед турбиной определяется по значению статического давления с использованием газодинамических функций:

, где:

,

- площадь трубопровода подвода газов к турбине в сечении измерения .

5.9. Давление газа за турбиной.

На практике при определении газодинамических характеристик турбинной ступени ТКР пользуются только значениями статического давления газа. Это связано с тем, что на выходе из турбины измерять полное давление практически невозможно. Использование газодинамических функций также не дает возможность получения результатов, реально отражающих течение газов после турбины, что связано с высокой степенью турбулентности потока газов.

5.9. Статическое давление газа определяется по формуле:

, мм вод. ст.,

где - показания пьезометра на выходе

5.10. Приведенный расход газа через турбину:

.

5.11. Располагаемый теплоперепад в турбине:

.

5.12. Располагаемая мощность турбины:

.

5.13. Мощность турбины, необходимая для привода компрессора:

5.14. Эффективный КПД турбинной ступени:

,

где и определяется:

, ,

где: - коэффициент расхода согласно РД 50-213-80, ;

- коэффициент расширения, учитывающий сжимаемость измеряемой среды;

Для испытания компрессорной ступени турбокомпрессора применяется коллектор входа с диаметром мерного участка ;

Измерение расхода газов через турбинную ступень ТКР, в связи с высокой температурой и агрессивностью измеряемой среды, непосредственно не проводится. Расход газов определяется как сумма расходов воздуха и топлива:

,

Для измерения расхода воздуха используются сужающиеся устройства – сопла. Как и при измерении расхода воздуха через компрессорную ступень измерения сводятся к определению:

абсолютного давления воздуха перед мерным соплом - ;

перепада давления воздуха на мерном сопле - ;

температуры воздуха перед мерным соплом -

и определению расхода воздуха расчётным путём по уравнению (согласно РД 50-213-80):

, или

, ,

где и - коэффициенты, аналогичные соответствующим коэффициентом формулы определения расхода воздуха через компрессор; - диаметр сопла, .

Для измерения расхода топлива используется расходомер весового типа, принцип действия которого основан на измерении времени расходования определённого количества (навески) топлива.

После обработки результатов эксперимента стоятся характеристики турбины (рис.2).